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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-02
(45)【発行日】2024-12-10
(54)【発明の名称】光学系、プロジェクター、および撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 17/08 20060101AFI20241203BHJP
G02B 13/16 20060101ALI20241203BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20241203BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20241203BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20241203BHJP
【ＦＩ】
G02B17/08
G02B13/16
G02B13/18
G03B21/14 Z
G03B21/00 E
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020145437
(22)【出願日】2020-08-31
(65)【公開番号】P2022040639
(43)【公開日】2022-03-11
【審査請求日】2023-04-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】柳澤 博隆
【審査官】岡田 弘
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０２４３７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０２０８６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３３０６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１６２９２８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－２３５４１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１６６７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ９／００－１７／０８
Ｇ０２Ｂ ２１／０２－２１／０４
Ｇ０２Ｂ ２５／００－２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像を形成する光学系において、縮小側共役面から順に、
第１光軸を有する第１光学系と、
光反射面を有する偏向部材と、
第２光学系と、からなり、
前記第２光学系は、１枚のレンズからなり、
前記１枚のレンズは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面、反射面、および
第２透過面を有するレンズから構成され、
前記反射面および前記第２透過面は、自由曲面形状であり、
前記反射面および前記第２透過面は、アナモルフィック面であり、
前記第１光軸を通る光線と、前記第１光軸を通る光線が前記偏向部材により偏向された
後の光線と、によって形成された平面に対して、前記反射面は対称な形状であり、
前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して、前記第１光軸方向に平行な方向より
も前記第１光軸に垂直な方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする光学系。
【請求項2】
前記中間像は、前記反射面よりも縮小側に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項3】
前記中間像は、前記反射面と前記第１透過面との間に位置することを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項4】
縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像を形成する光学系において、縮小側共役面から順に、
第１光軸を有する第１光学系と、
光反射面を有する偏向部材と、
第２光学系と、からなり、
前記第２光学系は、１枚のレンズからなり、
前記１枚のレンズは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面、反射面、および
第２透過面から構成され、
前記反射面および前記偏向部材の光反射面は、自由曲面形状であり、
前記反射面および前記偏向部材の光反射面は、アナモルフィック面であり、
前記第１光軸を通る光線と、前記第１光軸を通る光線が前記偏向部材により偏向された
後の光線と、によって形成された平面に対して、前記反射面は対称な形状であり、
前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して、前記第１光軸方向に平行な方向より
も前記第１光軸に垂直な方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする光学系。
【請求項5】
前記第２透過面は、自由曲面形状を備えることを特徴とする請求項４に記載の光学系。
【請求項6】
前記中間像は、前記偏向部材の光反射面と、前記反射面との間に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の光学系。
【請求項7】
前記第１光学系は、前記偏向部材の前記縮小側に配置された複数の光学素子を備え、前記光反射面は、前記第１光学系の前記第１光軸の一方側に位置し、
前記第１透過面は、前記第１光軸の他方側に位置することを特徴とする請求項４から６
のうちのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項8】
前記第１透過面は、自由曲面形状を備えることを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項9】
前記レンズは、前記縮小側を向く第１面と、前記第１面とは反対側を向く第２面とを備えるとともに、前記第２面に反射コーティング層を備え、
前記第２面は、凸形状を備え、
前記反射面は、前記反射コーティング層であり、前記第２面の表面形状が転写された凹
形状を備えることを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の光学系。
【請求項10】
前記第１面は、凸形状を備えることを特徴とする請求項９に記載の光学系。
【請求項11】
請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載の光学系と、前記光学系の前記縮小側共役面に投写画像を形成する画像形成部と、
を有することを特徴とするプロジェクター。
【請求項12】
請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載の光学系と、前記光学系の前記縮小側共役面に配置された撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学系、プロジェクター、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
画像形成素子が形成した投写画像を光学系によって拡大して、スクリーンに拡大像を投写するプロジェクターは特許文献１に記載されている。同文献の光学系は、複数枚のレンズを備える第１光学系と、第１光学系の拡大側に配置された第２光学系と、を備える。投写画像は、光学系の縮小側結像面に形成され、拡大像は、光学系の拡大側結像面に形成される。第１光学系と第２光学系との間には投写画像および拡大像と共役な中間像が形成される。第２光学系は、１枚の凹面ミラーからなる。凹面ミラーの反射面は、自由曲面形状を備える。同文献では、拡大像のアスペクト比と、投写画像のアスペクト比とが、相違する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－１３０３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の光学系には、投写画像の倍率を幅方向で小さくすることにより、投写画像に対する拡大像のアスペクト比を変換している。特許文献１には、投写画像の倍率を幅方向で大きくして投写画像に対する拡大像のアスペクト比を変換する光学系は、記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の課題を解決するために、本発明は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像を形成する光学系において、第１光学系と、前記第１光学系の拡大側に配置された第２光学系と、を有し、前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズを備え、前記反射面および前記第２透過面は、自由曲面形状を備えることを特徴とする。
【0006】
また、上記の課題を解決するために、本発明の別の形態は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像を形成する光学系において、第１光学系と、前記第１光学系の拡大側に配置された第２光学系と、を有し、前記第１光学系は、最も拡大側に、光反射面を有する偏向部材を備え、前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズを備え、前記反射面および前記光反射面は、自由曲面形状を有することを特徴とする。
【0007】
次に、本発明のプロジェクターは、上記の光学系と、前記光学系の前記縮小側結像共役面に投写画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。
【0008】
また、本発明の撮像装置は、上記の光学系と、前記光学系の前記縮小側共役面に配置さ
れた撮像素子と、を有することを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に
中間像を形成する光学系において、第１光軸を有する第１光学系と、前記第１光学系の拡
大側に配置された第２光軸を有する第２光学系と、を有し、前記第２光学系は、縮小側か
ら拡大側に向かって順に、第１透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズを備え
、前記反射面および前記第２透過面は、自由曲面形状を備え、互いに直交する３軸を第１
軸、第２軸、および第３軸とし、前記第２光軸と前記第１軸とを一致させた場合、前記第
１透過面と前記反射面とは、前記第１軸に沿って配列され、前記第１透過面と前記第２透
過面とは、前記第２軸に沿って配列され、前記第１軸および前記第２軸を含む仮想の平面
を第１平面とした場合に、前記反射面は、前記第１平面に対して対称な形状を備え、前記
反射面および前記第２透過面は、アナモルフィック面であり、前記拡大側共役面は、前記
縮小側共役面に対して、前記第２軸方向よりも前記第３軸方向の像面の拡大率が大きいこ
とを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に
中間像を形成する光学系において、第１光軸を有する第１光学系と、前記第１光学系の拡
大側に配置された第２光軸を有する第２光学系と、を有し、前記第１光学系は、最も拡大
側に、光反射面を有する偏向部材を備え、前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かっ
て順に、第１透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズを備え、前記反射面およ
び前記光反射面は、自由曲面形状を有し、互いに直交する３軸を第１軸、第２軸、および
第３軸とし、前記第２光軸と前記第１軸とを一致させた場合、前記第１透過面と前記反射
面とは、前記第１軸に沿って配列され、前記第１透過面と前記第２透過面とは、前記第２
軸に沿って配列され、前記第１軸および前記第２軸を含む仮想の平面を第１平面とした場
合に、前記反射面は、前記第１平面に対して対称な形状を備え、前記反射面および前記光
反射面は、アナモルフィック面であり、前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して
、前記第２軸方向よりも前記第３軸方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明の光学系は、縮小側共役面と拡大側共役面
との間に中間像を形成する光学系において、縮小側共役面から順に、第１光軸を有する第
１光学系と、光反射面を有する偏向部材と、第２光学系と、からなり、前記第２光学系は
、１枚のレンズからなり、前記１枚のレンズは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１
透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズから構成され、前記反射面および前記
第２透過面は、自由曲面形状であり、前記反射面および前記第２透過面は、アナモルフィ
ック面であり、前記第１光軸を通る光線と、前記第１光軸を通る光線が前記偏向部材によ
り偏向された後の光線と、によって形成された平面に対して、前記反射面は対称な形状で
あり、前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して、前記第１光軸方向に平行な方向
よりも前記第１光軸に垂直な方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明の光学系は、縮小側共役面と拡大側共役面
との間に中間像を形成する光学系において、縮小側共役面から順に、第１光軸を有する第
１光学系と、光反射面を有する偏向部材と、第２光学系と、からなり、前記第２光学系は
、１枚のレンズからなり、前記１枚のレンズは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１
透過面、反射面、および第２透過面から構成され、前記反射面および前記偏向部材の光反
射面は、自由曲面形状であり、前記反射面および前記偏向部材の光反射面は、アナモルフ
ィック面であり、前記第１光軸を通る光線と、前記第１光軸を通る光線が前記偏向部材に
より偏向された後の光線と、によって形成された平面に対して、前記反射面は対称な形状
であり、前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して、前記第１光軸方向に平行な方
向よりも前記第１光軸に垂直な方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする。
れた撮像素子と、を有することを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に
中間像を形成する光学系において、第１光軸を有する第１光学系と、前記第１光学系の拡
大側に配置された第２光軸を有する第２光学系と、を有し、前記第２光学系は、縮小側か
ら拡大側に向かって順に、第１透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズを備え
、前記反射面および前記第２透過面は、自由曲面形状を備え、互いに直交する３軸を第１
軸、第２軸、および第３軸とし、前記第２光軸と前記第１軸とを一致させた場合、前記第
１透過面と前記反射面とは、前記第１軸に沿って配列され、前記第１透過面と前記第２透
過面とは、前記第２軸に沿って配列され、前記第１軸および前記第２軸を含む仮想の平面
を第１平面とした場合に、前記反射面は、前記第１平面に対して対称な形状を備え、前記
反射面および前記第２透過面は、アナモルフィック面であり、前記拡大側共役面は、前記
縮小側共役面に対して、前記第２軸方向よりも前記第３軸方向の像面の拡大率が大きいこ
とを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に
中間像を形成する光学系において、第１光軸を有する第１光学系と、前記第１光学系の拡
大側に配置された第２光軸を有する第２光学系と、を有し、前記第１光学系は、最も拡大
側に、光反射面を有する偏向部材を備え、前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かっ
て順に、第１透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズを備え、前記反射面およ
び前記光反射面は、自由曲面形状を有し、互いに直交する３軸を第１軸、第２軸、および
第３軸とし、前記第２光軸と前記第１軸とを一致させた場合、前記第１透過面と前記反射
面とは、前記第１軸に沿って配列され、前記第１透過面と前記第２透過面とは、前記第２
軸に沿って配列され、前記第１軸および前記第２軸を含む仮想の平面を第１平面とした場
合に、前記反射面は、前記第１平面に対して対称な形状を備え、前記反射面および前記光
反射面は、アナモルフィック面であり、前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して
、前記第２軸方向よりも前記第３軸方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明の光学系は、縮小側共役面と拡大側共役面
との間に中間像を形成する光学系において、縮小側共役面から順に、第１光軸を有する第
１光学系と、光反射面を有する偏向部材と、第２光学系と、からなり、前記第２光学系は
、１枚のレンズからなり、前記１枚のレンズは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１
透過面、反射面、および第２透過面を有するレンズから構成され、前記反射面および前記
第２透過面は、自由曲面形状であり、前記反射面および前記第２透過面は、アナモルフィ
ック面であり、前記第１光軸を通る光線と、前記第１光軸を通る光線が前記偏向部材によ
り偏向された後の光線と、によって形成された平面に対して、前記反射面は対称な形状で
あり、前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して、前記第１光軸方向に平行な方向
よりも前記第１光軸に垂直な方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明の光学系は、縮小側共役面と拡大側共役面
との間に中間像を形成する光学系において、縮小側共役面から順に、第１光軸を有する第
１光学系と、光反射面を有する偏向部材と、第２光学系と、からなり、前記第２光学系は
、１枚のレンズからなり、前記１枚のレンズは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１
透過面、反射面、および第２透過面から構成され、前記反射面および前記偏向部材の光反
射面は、自由曲面形状であり、前記反射面および前記偏向部材の光反射面は、アナモルフ
ィック面であり、前記第１光軸を通る光線と、前記第１光軸を通る光線が前記偏向部材に
より偏向された後の光線と、によって形成された平面に対して、前記反射面は対称な形状
であり、前記拡大側共役面は、前記縮小側共役面に対して、前記第１光軸方向に平行な方
向よりも前記第１光軸に垂直な方向の像面の拡大率が大きいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】光学系を備えるプロジェクターの概略構成図である。
【図2】実施例１の光学系の全体を模式的に表す光線図である。
【図3】実施例１の光学系の光線図である。
【図4】第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
【図5】液晶パネル上の投写画像の範囲を示す図である。
【図6】スクリーン上の拡大像の範囲を示す図である。
【図7】光学系による拡大像の横収差を示す図である。
【図8】光学系による拡大像の横収差を示す図である。
【図9】実施例２の光学系の全体を模式的に表す光線図である。
【図10】実施例２の光学系の光線図である。
【図11】第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
【図12】液晶パネル上の投写画像の範囲を示す図である。
【図13】スクリーン上の拡大像の範囲を示す図である。
【図14】光学系による拡大像の横収差を示す図である。
【図15】光学系による拡大像の横収差を示す図である。
【図16】実施例３の光学系の全体を模式的に表す光線図である。
【図17】実施例３の光学系の光線図である。
【図18】第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
【図19】液晶パネル上の投写画像の範囲を示す図である。
【図20】スクリーン上の拡大像の範囲を示す図である。
【図21】光学系による拡大像の横収差を示す図である。
【図22】光学系による拡大像の横収差を示す図である。
【図23】実施例４の光学系の光線図である。
【図24】撮像光学系を備える撮像装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る光学系、プロジェクター、および撮像装置を説明する。
【0011】
（プロジェクター）
図１は本発明の光学系３を備えるプロジェクターの概略構成図である。図１に示すように、プロジェクター１は、スクリーンＳに投写する投写画像を生成する画像形成部２と、投写画像を拡大してスクリーンＳに拡大像を投写する光学系３と、画像形成部２の動作を制御する制御部４と、を備える。
図１は本発明の光学系３を備えるプロジェクターの概略構成図である。図１に示すように、プロジェクター１は、スクリーンＳに投写する投写画像を生成する画像形成部２と、投写画像を拡大してスクリーンＳに拡大像を投写する光学系３と、画像形成部２の動作を制御する制御部４と、を備える。
【0012】
（画像生成光学系および制御部）
画像形成部２は、光源１０、第１インテグレーターレンズ１１、第２インテグレーターレンズ１２、偏光変換素子１３、重畳レンズ１４を備える。光源１０は、例えば、超高圧水銀ランプ、固体光源等で構成される。第１インテグレーターレンズ１１および第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子をそれぞれ有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光束を第２インテグレーターレンズ１２の各レンズ素子の近傍に集光させる。
画像形成部２は、光源１０、第１インテグレーターレンズ１１、第２インテグレーターレンズ１２、偏光変換素子１３、重畳レンズ１４を備える。光源１０は、例えば、超高圧水銀ランプ、固体光源等で構成される。第１インテグレーターレンズ１１および第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子をそれぞれ有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光束を第２インテグレーターレンズ１２の各レンズ素子の近傍に集光させる。
【0013】
偏光変換素子１３は、第２インテグレーターレンズ１２からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ１４は、第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子の像を、第２インテグレーターレンズ１２を介して、後述する液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、および、液晶パネル１８Ｂの表示領域上で重畳させる。
【0014】
また、画像形成部２は、第１ダイクロイックミラー１５、反射ミラー１６およびフィールドレンズ１７Ｒ、および、液晶パネル１８Ｒを備える。第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＲ光を反射させ、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＧ光およびＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６およびフィールドレンズ１７Ｒを経て、液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは光変調素子である。液晶パネル１８ＲはＲ光を画像信号に応じて変調することにより、赤色の投写画像を形成する。
【0015】
さらに、画像形成部２は、第２ダイクロイックミラー２１、フィールドレンズ１７Ｇ、および、液晶パネル１８Ｇを備える。第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からの光線の一部であるＧ光を反射させ、第１ダイクロイックミラー１５からの光線の一部であるＢ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは光変調素子である。液晶パネル１８ＧはＧ光を画像信号に応じて変調することにより、緑色の投写画像を形成する。
【0016】
また、画像形成部２は、リレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、およびフィールドレンズ１７Ｂ、液晶パネル１８Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム１９を備える。第２ダイクロイックミラー２１を透過したＢ光は、リレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、およびフィールドレンズ１７Ｂを経て、液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは光変調素子である。液晶パネル１８ＢはＢ光を画像信号に応じて変調することにより、青色の投写画像を形成する。
【0017】
液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、および、液晶パネル１８Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１９を３方向から囲んでいる。クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成した投写画像を生成する。
【0018】
光学系３は、クロスダイクロイックプリズム１９が合成した投写画像（各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが形成した画像）をスクリーンＳに拡大して投写する。スクリーンＳは、光学系３の拡大側共役面である。
【0019】
制御部４は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部６と、画像処理部６から出力される画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂを駆動する表示駆動部７と、を備える。
【0020】
画像処理部６は、外部の機器から入力された画像信号を各色の階調等を含む画像信号に変換する。表示駆動部７は、画像処理部６から出力された各色の投写画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂを動作させる。これにより、画像処理部６は、画像信号に対応した投写画像を液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂに表示する。
【0021】
（光学系）
次に、光学系３を説明する。以下では、プロジェクター１に搭載される光学系３の構成例として実施例１～４を説明する。なお、各実施例１～４において、光学系の光線図では、液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、液晶パネル１８Ｂを、液晶パネル１８として表す。
次に、光学系３を説明する。以下では、プロジェクター１に搭載される光学系３の構成例として実施例１～４を説明する。なお、各実施例１～４において、光学系の光線図では、液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、液晶パネル１８Ｂを、液晶パネル１８として表す。
【0022】
（実施例１）
図２は、実施例１の光学系の全体を模式的に表す光線図である。図２では、本例の光学系３ＡからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図３は、実施例１の光学系３Ａの光線図である。図４は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
図２は、実施例１の光学系の全体を模式的に表す光線図である。図２では、本例の光学系３ＡからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図３は、実施例１の光学系３Ａの光線図である。図４は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
【0023】
本例の光学系３Ａは、図３に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。
【0024】
第１光学系３１は、１４枚のレンズＬ１～Ｌ１４と、偏向部材３３とを有する。レンズＬ１～レンズＬ１４は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ９とレンズＬ１０は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞りＯが配置されている。
【0025】
偏向部材３３は、レンズＬ１４の拡大側に配置されている。偏向部材３３は、光反射面３３ａを備える反射ミラーである。偏向部材３３は、レンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎに対して、一方側にオフセットされた位置に配置されている。これにより、光反射面３３ａは、第１光軸Ｎの一方側に位置する。光反射面３３ａは、第１光軸Ｎに対して、４５°傾斜する。レンズＬ１４から光反射面３３ａに射出される光線は、第１光軸Ｎから離間する方向に向かう。レンズＬ１４から拡大側に射出される光線の光路は、光反射面３３ａにより、第１光軸Ｎに対して垂直な方向に折り曲げられる。
【0026】
以下の説明では、便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸とする。Ｙ軸は、レンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎと一致する。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向において、レンズＬ１が位置する側をＹ１方向、レンズＬ１４が位置する側をＹ２方向とする。第１光軸Ｎに対して偏向部材３３がオフセットされた方向をＺ軸方向とする。第１光軸Ｎに対して光反射面３３ａが位置する側をＺ１方向、その反対側をＺ２方向とする。
【0027】
ここで、光反射面３３ａは、自由曲面形状である。また、Ｙ軸およびＺ軸を含む仮想の面を第１平面としたときに、光反射面３３ａは、第１平面に対して対称な形状を備える。本例では、光反射面３３ａは、アナモルフィック面である。なお、光反射面３３ａは、ＸＹ多項式面、フリンジゼルニケ多項式面、ゼルニケ多項式面、Ｑ２Ｄ自由曲面とすることもできる。光反射面３３ａの設計軸Ｍ１は、第１光軸ＮのＹ１方向で当該光反射面３３ａを経由する光線の主光線１００が通過する位置Ｃに設定されている。
【0028】
第２光学系３２は、１枚のレンズ３４からなる。レンズ３４は、ガラス製または樹脂製である。レンズ３４は、偏向部材３３のＺ２方向に配置されている。より詳細には、レンズ３４は、第１光軸Ｎを挟んで光反射面３３ａとは反対側に配置されている。レンズ３４は、Ｚ１方向を向く第１面３６と、Ｙ２方向から向く第２面３７とを備える。第１面３６および第２面３７は、いずれも凸形状を備える。レンズ３４の光軸Ｍ２は、Ｚ軸方向に延びる。従って、レンズ３４の光軸Ｍ２と、第１光学系３１のレンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎとは、直交する。また、レンズ３４は、第２面３７に反射コーティング層を備える。
【0029】
レンズ３４は、縮小側から順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３
を有する。第１透過面４１は第１面に設けられている。従って、第１透過面４１は、凸形
状を備える。反射面４２は、レンズ３４の第２面３７に設けられた反射コーティング層で
ある。従って、反射面４２は、第２面３７の表面形状が転写された凹形状を備える。反射
面４２の光軸は、レンズ３４の光軸Ｍ２と一致する。第１透過面４１と反射面４２とは、
Ｚ軸方向に配列されている。第１透過面４１と反射面４２は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ
１方向に位置する。第２透過面４３は、第１面３６に設けられている。従って、第２透過
面４３は、凸形状を備える。第１透過面４１と第２透過面４３とは、Ｙ軸方向に配列され
ている。第２透過面４３は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。
を有する。第１透過面４１は第１面に設けられている。従って、第１透過面４１は、凸形
状を備える。反射面４２は、レンズ３４の第２面３７に設けられた反射コーティング層で
ある。従って、反射面４２は、第２面３７の表面形状が転写された凹形状を備える。反射
面４２の光軸は、レンズ３４の光軸Ｍ２と一致する。第１透過面４１と反射面４２とは、
Ｚ軸方向に配列されている。第１透過面４１と反射面４２は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ
１方向に位置する。第２透過面４３は、第１面３６に設けられている。従って、第２透過
面４３は、凸形状を備える。第１透過面４１と第２透過面４３とは、Ｙ軸方向に配列され
ている。第２透過面４３は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。
【0030】
本例において、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも自由曲面形状である。また、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも第１平面に対して対称な形状を備える。第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれもアナモルフィック面である。なお、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、ＸＹ多項式面、フリンジゼルニケ多項式面、ゼルニケ多項式面、またはＱ２Ｄ自由曲面とすることができる。なお、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも反射面４２の光軸Ｍ２を設計基準軸として設計されている。
【0031】
ここで、光学系３Ａの縮小側共役面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。液晶パネル１８は、第１光軸ＮのＺ２方向に投写画像を形成する。光学系３Ａの拡大側共役面には、スクリーンＳが配置されている。スクリーンＳは、第１光軸ＮのＺ１方向に位置する。スクリーンの高さ方向は、Ｙ軸に沿った方向であり、スクリーンの幅方向は、Ｘ軸に沿った方向である。
【0032】
また、光学系３Ａは、縮小側共役面と拡大側共役面との間に、縮小側共役面および拡大側共役面と共役な中間像３５を形成する。本例において、中間像３５は、偏向部材３３の光反射面３３ａと、レンズ３４の反射面４２との間に形成される。より具体的には、中間像３５は、レンズ３４の第１透過面４１と反射面４２との間に形成される。中間像３５は、反射面４２の光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。
【0033】
（レンズデータ）
光学系３Ａのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンに対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。
光学系３Ａのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンに対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。
【0034】
符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
18 0 球 無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球 無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.5728
2 球 無限 3.0000 屈折 9.6430
3 球 無限 0.0000 屈折 10.1058
4 球 無限 0.0000 屈折 10.1058
5 球 無限 0.0000 屈折 10.1058
L1 6 球 55.9095 4.0253 483013.8026 屈折 10.2531
7 球 -27.1743 0.1000 屈折 10.2965
L2 8 球 47.4385 5.3129 450307.8288 屈折 9.8482
L3 9 球 -14.8933 1.0000 842065.2841 屈折 9.7421
10 球 -54.8116 1.3950 屈折 9.9917
L4 11 球 32.2801 4.0889 456482.8109 屈折 9.8711
L5 12 球 -26.7096 4.1270 482866.803 屈折 9.7888
13 球 -16.6304 0.2445 屈折 9.4546
L6 14 球 -15.7295 1.0000 836586.351 屈折 9.3576
15 球 -36.9184 0.4170 屈折 9.5770
L7 16 球 -25.5127 2.4076 481806.6937 屈折 9.5929
17 球 -16.0024 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球 無限 0.1000 屈折 4.8152
L8 19 球 49.0908 1.0000 642496.4376 屈折 4.7864
20 球 24.9317 0.2391 屈折 5.2226
L9 21 球 48.6771 3.1071 731417.2722 屈折 5.2289
L10 22 球 -9.9808 15.8582 777487.4899 屈折 5.1966
23 球 118.5765 21.9159 屈折 7.3812
L11 24 球 25.5893 10.7217 547355.6835 屈折 15.6189
25 球 -31.1716 0.8054 屈折 15.4891
L12 26 球 -28.1574 1.5354 846295.2379 屈折 15.1358
27 球 -276.8057 1.1363 屈折 15.4014
L13 28 非球面 82.0346 4.3765 E48R_ZEON 屈折 15.3958
29 非球面 -91.3792 2.4865 屈折 15.6595
L14 30 非球面 -155.531 5.0911 E48R_ZEON 屈折 15.1811
31 非球面 47.0246 0.2132 屈折 17.1113
32 球 無限 20.0000 屈折 16.7997
33 球 無限 0.0000 屈折 21.5257
33 34 アナモルフィック面 967.3805 0.0000 反射 13.4274
35 球 無限 0.0000 屈折 15.4599
36 球 無限 -4.0000 屈折 15.4599
41 37 アナモルフィック面 34.2605 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 15.1254
38 球 無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 13.3076
42 39 アナモルフィック面 8.8508 0.0000 Z330R_ZEON 反射 13.2270
40 球 無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 32.4939
43 41 アナモルフィック面 -24.1854 65.8130 屈折 17.2197
42 球 無限 56.8385 屈折 333.9991
43 球 無限 180.0883 屈折 561.3098
S 44 球 無限 0.0000 屈折 1282.8575
18 0 球 無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球 無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.5728
2 球 無限 3.0000 屈折 9.6430
3 球 無限 0.0000 屈折 10.1058
4 球 無限 0.0000 屈折 10.1058
5 球 無限 0.0000 屈折 10.1058
L1 6 球 55.9095 4.0253 483013.8026 屈折 10.2531
7 球 -27.1743 0.1000 屈折 10.2965
L2 8 球 47.4385 5.3129 450307.8288 屈折 9.8482
L3 9 球 -14.8933 1.0000 842065.2841 屈折 9.7421
10 球 -54.8116 1.3950 屈折 9.9917
L4 11 球 32.2801 4.0889 456482.8109 屈折 9.8711
L5 12 球 -26.7096 4.1270 482866.803 屈折 9.7888
13 球 -16.6304 0.2445 屈折 9.4546
L6 14 球 -15.7295 1.0000 836586.351 屈折 9.3576
15 球 -36.9184 0.4170 屈折 9.5770
L7 16 球 -25.5127 2.4076 481806.6937 屈折 9.5929
17 球 -16.0024 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球 無限 0.1000 屈折 4.8152
L8 19 球 49.0908 1.0000 642496.4376 屈折 4.7864
20 球 24.9317 0.2391 屈折 5.2226
L9 21 球 48.6771 3.1071 731417.2722 屈折 5.2289
L10 22 球 -9.9808 15.8582 777487.4899 屈折 5.1966
23 球 118.5765 21.9159 屈折 7.3812
L11 24 球 25.5893 10.7217 547355.6835 屈折 15.6189
25 球 -31.1716 0.8054 屈折 15.4891
L12 26 球 -28.1574 1.5354 846295.2379 屈折 15.1358
27 球 -276.8057 1.1363 屈折 15.4014
L13 28 非球面 82.0346 4.3765 E48R_ZEON 屈折 15.3958
29 非球面 -91.3792 2.4865 屈折 15.6595
L14 30 非球面 -155.531 5.0911 E48R_ZEON 屈折 15.1811
31 非球面 47.0246 0.2132 屈折 17.1113
32 球 無限 20.0000 屈折 16.7997
33 球 無限 0.0000 屈折 21.5257
33 34 アナモルフィック面 967.3805 0.0000 反射 13.4274
35 球 無限 0.0000 屈折 15.4599
36 球 無限 -4.0000 屈折 15.4599
41 37 アナモルフィック面 34.2605 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 15.1254
38 球 無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 13.3076
42 39 アナモルフィック面 8.8508 0.0000 Z330R_ZEON 反射 13.2270
40 球 無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 32.4939
43 41 アナモルフィック面 -24.1854 65.8130 屈折 17.2197
42 球 無限 56.8385 屈折 333.9991
43 球 無限 180.0883 屈折 561.3098
S 44 球 無限 0.0000 屈折 1282.8575
【0035】
各非球面係数は以下のとおりである。
【0036】
面番号 S28 S29 S30 S31
Y曲率半径 82.0346 -91.3792 -155.5310 47.0246
コーニック定数(K) 21.76618956 -61.82417386 90 0
4次の係数(A) -4.63110E-05 -1.90366E-05 -6.15509E-05 -1.46009E-04
6次の係数(B) -1.18770E-08 -3.09851E-07 -3.53831E-07 2.74250E-07
8次の係数(C) -2.97251E-10 4.31672E-10 9.90327E-10 -2.71262E-10
Y曲率半径 82.0346 -91.3792 -155.5310 47.0246
コーニック定数(K) 21.76618956 -61.82417386 90 0
4次の係数(A) -4.63110E-05 -1.90366E-05 -6.15509E-05 -1.46009E-04
6次の係数(B) -1.18770E-08 -3.09851E-07 -3.53831E-07 2.74250E-07
8次の係数(C) -2.97251E-10 4.31672E-10 9.90327E-10 -2.71262E-10
【0037】
各アナモルフィック面係数は以下のとおりである。
【0038】
面番号 S34 S37 S39 S41
X曲率半径 967.3805 34.2605 8.8508 -24.1854
Y曲率半径 -51042.3167 35.1877 11.5067 -16.5806
Yコーニック定数 0 -85.14430 -3.95502 -0.03193
Y4次係数 4.83961E-14 -9.19132E-05 5.42411E-05 -1.29994E-05
Y6次係数 -2.28441E-09 3.84046E-07 -3.48032E-07 1.93392E-07
Y8次係数 6.25519E-12 -1.10416E-09 1.17205E-09 -7.25471E-10
Y10次係数 4.86331E-15 8.07984E-13 -2.06713E-12 9.27923E-13
Xコーニック定数 0 -65.23158 -2.89645 0.83773
X4次係数 2.17324E+03 -8.20698E-04 9.70725E-02 -1.82868E-01
X6次係数 4.05570E-01 7.11271E-03 6.09435E-02 2.05477E-01
X8次係数 -2.31214E-01 5.07927E-03 6.07235E-02 2.08498E-01
X10次係数 9.71706E-01 -2.58030E-02 4.16617E-02 2.02584E-01
X曲率半径 967.3805 34.2605 8.8508 -24.1854
Y曲率半径 -51042.3167 35.1877 11.5067 -16.5806
Yコーニック定数 0 -85.14430 -3.95502 -0.03193
Y4次係数 4.83961E-14 -9.19132E-05 5.42411E-05 -1.29994E-05
Y6次係数 -2.28441E-09 3.84046E-07 -3.48032E-07 1.93392E-07
Y8次係数 6.25519E-12 -1.10416E-09 1.17205E-09 -7.25471E-10
Y10次係数 4.86331E-15 8.07984E-13 -2.06713E-12 9.27923E-13
Xコーニック定数 0 -65.23158 -2.89645 0.83773
X4次係数 2.17324E+03 -8.20698E-04 9.70725E-02 -1.82868E-01
X6次係数 4.05570E-01 7.11271E-03 6.09435E-02 2.05477E-01
X8次係数 -2.31214E-01 5.07927E-03 6.07235E-02 2.08498E-01
X10次係数 9.71706E-01 -2.58030E-02 4.16617E-02 2.02584E-01
【0039】
また、光学系３Ａの画面幅拡大率、表示デバイス幅、開口数、ＴＲは以下のとおりである。画面幅拡大率は、スクリーンＳに投写された拡大像のアスペクト比における横の値を、液晶パネル１８面上に形成された投写画像のアスペクト比における横の値で除算した値である。表示デバイス幅は、液晶パネル１８面上の幅寸法であり、単位はｍｍである。開口数はＮＡで示す。ＴＲは、スローレシオであり、投写距離を、投写画像をスクリーンＳへ投写した時のＸ軸方向の寸法で除算した値である。
【0040】
画面幅拡大率 1.35
表示デバイス幅[mm] 8.2
NA 0.198
TR(0.37”16:9) 0.169
表示デバイス幅[mm] 8.2
NA 0.198
TR(0.37”16:9) 0.169
【0041】
ここで、図５、図６を参照して、本例の画面幅拡大率について説明する。図５は、液晶パネル１８上の投写画像Ｐ１の範囲を示す図である。図６は、スクリーンＳ上の拡大像Ｐ２の範囲を示す図である。図５の投写画像Ｐ１の右半分において、Ａ１～Ａ９の９個の光束の位置を設定している。図５の「Ａ４」は、投写画像Ｐ１の中心の中央光束を示す。図６の拡大像Ｐ２において、Ａ１～Ａ９の位置は、投写画像Ｐ１のＡ１～Ａ９から出射された光束が到達した位置を示す。本例の光学系３Ａは、液晶パネル１８で形成された投写画像Ｐ１のアスペクト比における横の値に対して、アスペクト比における横の値が「１．３５」倍となる拡大像Ｐ２をスクリーンＳに投写する。
【0042】
（実施例１の作用効果）
本例は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像３５を形成する光学系３Ａであって、第１光学系３１と、第１光学系３１の拡大側に配置された第２光学系３２と、を有する。第１光学系３１は、最も拡大側に、光反射面３３ａを有する偏向部材３３を備える。第２光学系３２は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有するレンズを備える。反射面４２および光反射面３３ａは、自由曲面形状を有する。
本例は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像３５を形成する光学系３Ａであって、第１光学系３１と、第１光学系３１の拡大側に配置された第２光学系３２と、を有する。第１光学系３１は、最も拡大側に、光反射面３３ａを有する偏向部材３３を備える。第２光学系３２は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有するレンズを備える。反射面４２および光反射面３３ａは、自由曲面形状を有する。
【0043】
本例によれば、レンズ３４の反射面４２および偏向部材３３の光反射面３３ａは、自由曲面形状を備える。従って、反射面４２および光反射面３３ａの作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比を変換できる。従って、例えば、反射面４２のみの作用によって投写画像と拡大像とのアスペクト比を変換する場合と比較して、本例はアスペクト比を変換する自由度が高い。これにより、本例では、投写画像のＸ軸方向を拡大して、投写画像と拡大像のアスペクト比を、変換できる。
【0044】
また、本例では、第１透過面４１、および第２透過面４３が、自由曲面形状を備える。これにより、反射面４２、光反射面３３ａ、第１透過面４１、および第２透過面４３の作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比を変換できる。従って、反射面４２および光反射面３３ａの２面の作用によりアスペクト比を変換する場合と比較して、本例は変換量を大きくすることができる。これにより、本例では、画面幅拡大率を１．３５倍とすることができる。
【0045】
本例では、中間像３５は、反射面４２よりも縮小側に位置する。従って、反射面４２および第２透過面４３を利用して中間像３５を拡大できる。よって、光学系の倍率を高くすることができる。
【0046】
本例では、第２透過面４３は、拡大側に突出する凸形状を備える。このようにすれば、光学系の倍率を高くすることが、より、容易となる。
【0047】
本例では、中間像３５は、反射面４２と第１透過面４１との間に位置する。従って、中間像３５がレンズ３４と偏向部材３３との間に形成される場合と比較して、本例は、レンズ３４と、偏向部材３３とを接近させることができる。よって、光学系を、コンパクトにすることが容易となる。
【0048】
本例では、第１透過面４１は、縮小側に突出する凸形状を備える。従って、第１透過面４１と反射面４２との間に中間像３５を形成することが容易である。
【0049】
また、本例では、互いに直交する３軸をＸ軸（第３軸）、Ｙ軸（第２軸）、およびＺ軸（第１軸）とし、レンズ３４の光軸Ｍ２とＺ軸とを一致させた場合に、第１透過面４１と反射面４２とは、Ｚ軸に沿って配列され、第１透過面４１と第２透過面４３とは、Ｙ軸に沿って配列されている。そして、Ｚ軸、Ｙ軸を含む仮想の平面を第１平面とした場合に、反射面４２は、第１平面に対して対称な形状を備える。従って、反射面４２が自由曲面形状を備える場合でも、当該反射面４２の設計が容易となる。また、反射面４２が第１平面に対して対称な形状を備えれば、反射面４２の製造が容易となる。
【0050】
さらに、本例では、第２透過面４３は、第１平面に対して対称な形状を備える。従って、第２透過面４３が自由曲面形状を備える場合でも、当該第２透過面４３の設計が容易となる。また、第２透過面４３が第１平面に対して対称な形状を備えれば、第２透過面４３の製造が容易となる。同様に、本例では、第１透過面４１は、第１平面に対して対称な形状を備える。従って、第１透過面４１が自由曲面形状を備える場合でも、当該第１透過面４１の設計が容易となる。また、第１透過面４１が第１平面に対して対称な形状を備えれば、第１透過面４１の製造が容易となる。
【0051】
また、本例では、偏向部材３３は、第１光軸ＮからＺ１方向にオフセットされており、光反射面３３ａは、第１光軸ＮのＺ１方向に位置する。光反射面３３ａが第１光軸Ｎの一方側に位置すれば、光反射面３３ａを利用して、収差を補正することが容易となる。
【0052】
ここで、光反射面３３ａの設計軸Ｍ１は、第１光軸ＮのＹ１方向で当該光反射面３３ａを経由する光線の主光線１００が通過する位置Ｃに設定されている。位置Ｃは、投写画像Ｐ１の中心の中央光束の主光線である。このような設計軸に基づいて光反射面３３ａを設計すれば、光学系の収差を補正する光反射面３３ａを設計しやすい。
【0053】
図７および図８は、光学系３Ａによる拡大像の横収差を示す図である。図７および図８において、Ａ１～Ａ９は、図６の拡大像Ｐ２におけるＡ１～Ａ９の光束の位置に対応する。図７および図８に示すように、本例の光学系３Ａは、拡大像における横収差が抑制されている。
【0054】
（実施例２）
図９は、実施例２の光学系の全体を模式的に表す光線図である。図９では、本例の光学系３ＢからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図１０は、実施例２の光学系３Ｂの光線図である。図１１は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
図９は、実施例２の光学系の全体を模式的に表す光線図である。図９では、本例の光学系３ＢからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図１０は、実施例２の光学系３Ｂの光線図である。図１１は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
【0055】
本例の光学系３Ｂは、図１０に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。
【0056】
第１光学系３１は、１４枚のレンズＬ１～Ｌ１４と、偏向部材３３とを有する。レンズＬ１～レンズＬ１４は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ９とレンズＬ１０は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞りＯが配置されている。
【0057】
偏向部材３３は、レンズＬ１４の拡大側に配置されている。偏向部材３３は、光反射面３３ａを備える反射ミラーである。偏向部材３３は、レンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎに対して、一方側にオフセットされた位置に配置されている。これにより、光反射面３３ａは、第１光軸Ｎの一方側に位置する。光反射面３３ａは、第１光軸Ｎに対して、４５°傾斜する。レンズＬ１４から光反射面３３ａに射出される光線は、第１光軸Ｎから離間する方向に向かう。レンズＬ１４から拡大側に射出される光線の光路は、光反射面３３ａにより、第１光軸Ｎに対して垂直な方向に折り曲げられる。
【0058】
ここで、光反射面３３ａは、平坦である。光反射面３３ａの設計軸Ｍ１は、第１光軸ＮのＹ１方向で当該光反射面３３ａを経由する光線の主光線１００が通過する位置Ｃに設定されている。
【0059】
第２光学系３２は、１枚のレンズ３４からなる。レンズ３４は、ガラス製または樹脂製である。レンズ３４は、偏向部材３３のＺ２方向に配置されている。より詳細には、レンズ３４は、第１光軸Ｎを挟んで光反射面３３ａとは反対側に配置されている。レンズ３４は、Ｚ１方向を向く第１面３６と、Ｙ２方向から向く第２面３７とを備える。第１面３６および第２面３７は、いずれも凸形状を備える。レンズ３４の光軸Ｍ２は、Ｚ軸方向に延びる。従って、レンズ３４の光軸Ｍ２と、第１光学系３１のレンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎとは、直交する。また、レンズ３４は、第２面３７に反射コーティング層を備える。
【0060】
レンズ３４は、縮小側から順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３
を有する。第１透過面４１は第１面に設けられている。従って、第１透過面４１は、凸形
状を備える。反射面４２は、レンズ３４の第２面３７に設けられた反射コーティング層で
ある。従って、反射面４２は、第２面３７の表面形状が転写された凹形状を備える。反射
面４２の光軸は、レンズ３４の光軸Ｍ２と一致する。第１透過面４１と反射面４２とは、
Ｚ軸方向に配列されている。第１透過面４１と反射面４２は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ
２方向に位置する。第２透過面４３は、第１面３６に設けられている。従って、第２透過
面４３は、凸形状を備える。第１透過面４１と第２透過面４３とは、Ｙ軸方向に配列され
ている。第２透過面４３は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。
を有する。第１透過面４１は第１面に設けられている。従って、第１透過面４１は、凸形
状を備える。反射面４２は、レンズ３４の第２面３７に設けられた反射コーティング層で
ある。従って、反射面４２は、第２面３７の表面形状が転写された凹形状を備える。反射
面４２の光軸は、レンズ３４の光軸Ｍ２と一致する。第１透過面４１と反射面４２とは、
Ｚ軸方向に配列されている。第１透過面４１と反射面４２は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ
２方向に位置する。第２透過面４３は、第１面３６に設けられている。従って、第２透過
面４３は、凸形状を備える。第１透過面４１と第２透過面４３とは、Ｙ軸方向に配列され
ている。第２透過面４３は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。
【0061】
本例において、第１透過面４１は、非球面形状である。反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも自由曲面形状である。また、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも第１平面に対して対称な形状を備える。反射面４２、および第２透過面４３は、いずれもアナモルフィック面である。なお、反射面４２、および第２透過面４３は、ＸＹ多項式面、フリンジゼルニケ多項式面、ゼルニケ多項式面、またはＱ２Ｄ自由曲面とすることができる。なお、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも反射面４２の光軸Ｍ２を設計基準軸として設計されている。
【0062】
ここで、光学系３Ｂの縮小側共役面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。液晶パネル１８は、第１光軸ＮのＺ２方向に投写画像を形成する。光学系３Ｂの拡大側共役面には、スクリーンＳが配置されている。スクリーンＳは、第１光軸ＮのＺ１方向に位置する。スクリーンの高さ方向は、Ｙ軸に沿った方向であり、スクリーンの幅方向は、Ｘ軸に沿った方向である。
【0063】
また、光学系３Ｂは、縮小側共役面と拡大側共役面との間に、縮小側共役面および拡大側共役面と共役な中間像３５を形成する。本例において、中間像３５は、偏向部材３３の光反射面３３ａと、レンズ３４の反射面４２との間に形成される。より具体的には、中間像３５は、レンズ３４の第１透過面４１と反射面４２との間に形成される。中間像３５は、反射面４２の光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。
（レンズデータ）
光学系３Ｂのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンに対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。
（レンズデータ）
光学系３Ｂのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンに対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。
【0064】
符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
18 0 球 無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球 無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.4712
2 球 無限 3.0000 屈折 9.2120
3 球 無限 0.0000 屈折 9.5974
4 球 無限 0.0000 屈折 9.5974
5 球 無限 0.0000 屈折 9.5974
L1 6 球 65.4704 4.1260 488931.7885 屈折 9.6906
7 球 -25.8779 0.1000 屈折 9.7448
L2 8 球 44.9399 5.4647 451548.8296 屈折 9.2948
L3 9 球 -15.1508 1.0000 841501.2942 屈折 9.0409
10 球 -56.8514 1.2690 屈折 9.1583
L4 11 球 30.3942 5.8367 461122.8106 屈折 8.9197
L5 12 球 -31.3995 3.3918 496228.7721 屈折 8.4395
13 球 -17.1030 0.1752 屈折 8.1083
L6 14 球 -16.3515 1.0000 837496.3489 屈折 8.0387
15 球 -41.2304 0.4240 屈折 8.0687
L7 16 球 -27.3170 2.3815 486259.7942 屈折 8.0684
17 球 -16.6374 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球 無限 0.1000 屈折 4.7977
L8 19 球 571.6975 1.0000 712249.3669 屈折 4.7864
20 球 28.6986 0.1392 屈折 4.9318
L9 21 球 42.0590 3.3056 733962.2712 屈折 4.9327
L10 22 球 -9.4250 6.8878 774045.4946 屈折 5.1253
23 球 -292.8891 27.6142 屈折 6.3334
L11 24 球 27.2471 10.2488 555410.6726 屈折 15.0865
25 球 -29.4496 0.5422 屈折 14.9584
L12 26 球 -27.3146 1.2583 846663.2378 屈折 14.7737
27 球 -192.8773 0.2815 屈折 15.0640
L13 28 非球面 47.2244 2.9887 E48R_ZEON 屈折 15.0640
29 非球面 133.9404 2.1048 屈折 15.3315
L14 30 非球面 171.9435 5.0055 E48R_ZEON 屈折 15.2325
31 非球面 39.9613 0.2905 屈折 16.5855
32 球 無限 20.0000 屈折 16.2826
33 球 無限 0.0000 屈折 20.7493
33 34 球 無限 0.0000 反射 13.1400
35 球 無限 0.0000 屈折 14.7281
36 球 無限 -4.0000 屈折 14.7281
41 37 非球面 27.7983 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 14.4036
38 球 無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 13.0528
42 39 アナモルフィック面 9.5677 0.0000 Z330R_ZEON 反射 12.8083
40 球 無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 28.8972
43 41 アナモルフィック面 -22.4938 65.8130 屈折 16.9147
42 球 無限 56.8385 屈折 316.3379
43 球 無限 180.0883 屈折 531.2282
S 44 球 無限 0.0000 屈折 1212.0922
18 0 球 無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球 無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.4712
2 球 無限 3.0000 屈折 9.2120
3 球 無限 0.0000 屈折 9.5974
4 球 無限 0.0000 屈折 9.5974
5 球 無限 0.0000 屈折 9.5974
L1 6 球 65.4704 4.1260 488931.7885 屈折 9.6906
7 球 -25.8779 0.1000 屈折 9.7448
L2 8 球 44.9399 5.4647 451548.8296 屈折 9.2948
L3 9 球 -15.1508 1.0000 841501.2942 屈折 9.0409
10 球 -56.8514 1.2690 屈折 9.1583
L4 11 球 30.3942 5.8367 461122.8106 屈折 8.9197
L5 12 球 -31.3995 3.3918 496228.7721 屈折 8.4395
13 球 -17.1030 0.1752 屈折 8.1083
L6 14 球 -16.3515 1.0000 837496.3489 屈折 8.0387
15 球 -41.2304 0.4240 屈折 8.0687
L7 16 球 -27.3170 2.3815 486259.7942 屈折 8.0684
17 球 -16.6374 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球 無限 0.1000 屈折 4.7977
L8 19 球 571.6975 1.0000 712249.3669 屈折 4.7864
20 球 28.6986 0.1392 屈折 4.9318
L9 21 球 42.0590 3.3056 733962.2712 屈折 4.9327
L10 22 球 -9.4250 6.8878 774045.4946 屈折 5.1253
23 球 -292.8891 27.6142 屈折 6.3334
L11 24 球 27.2471 10.2488 555410.6726 屈折 15.0865
25 球 -29.4496 0.5422 屈折 14.9584
L12 26 球 -27.3146 1.2583 846663.2378 屈折 14.7737
27 球 -192.8773 0.2815 屈折 15.0640
L13 28 非球面 47.2244 2.9887 E48R_ZEON 屈折 15.0640
29 非球面 133.9404 2.1048 屈折 15.3315
L14 30 非球面 171.9435 5.0055 E48R_ZEON 屈折 15.2325
31 非球面 39.9613 0.2905 屈折 16.5855
32 球 無限 20.0000 屈折 16.2826
33 球 無限 0.0000 屈折 20.7493
33 34 球 無限 0.0000 反射 13.1400
35 球 無限 0.0000 屈折 14.7281
36 球 無限 -4.0000 屈折 14.7281
41 37 非球面 27.7983 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 14.4036
38 球 無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 13.0528
42 39 アナモルフィック面 9.5677 0.0000 Z330R_ZEON 反射 12.8083
40 球 無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 28.8972
43 41 アナモルフィック面 -22.4938 65.8130 屈折 16.9147
42 球 無限 56.8385 屈折 316.3379
43 球 無限 180.0883 屈折 531.2282
S 44 球 無限 0.0000 屈折 1212.0922
【0065】
各非球面係数は以下のとおりである。
【0066】
面番号 S28 S29 S30
Y曲率半径 47.2244 133.9404 171.9435
コーニック定数(K) -1.95000125 60.74248698 90
4次の係数(A) -4.83769E-05 -2.10815E-05 -6.13575E-05
6次の係数(B) -4.13808E-09 -3.24296E-07 -3.39127E-07
8次の係数(C) -2.55845E-10 4.24487E-10 9.35575E-10
10次の係数(D)
12次の係数(E)
Y曲率半径 47.2244 133.9404 171.9435
コーニック定数(K) -1.95000125 60.74248698 90
4次の係数(A) -4.83769E-05 -2.10815E-05 -6.13575E-05
6次の係数(B) -4.13808E-09 -3.24296E-07 -3.39127E-07
8次の係数(C) -2.55845E-10 4.24487E-10 9.35575E-10
10次の係数(D)
12次の係数(E)
【0067】
面番号 S31 S37
Y曲率半径 39.9613 27.7983
コーニック定数(K) 0 -28.28853946
4次の係数(A) -1.49990E-04 -6.92710E-05
6次の係数(B) 2.68632E-07 2.63497E-07
8次の係数(C) -2.37928E-10 -1.26383E-09
10次の係数(D) 2.59141E-12
12次の係数(E) -3.00520E-15
Y曲率半径 39.9613 27.7983
コーニック定数(K) 0 -28.28853946
4次の係数(A) -1.49990E-04 -6.92710E-05
6次の係数(B) 2.68632E-07 2.63497E-07
8次の係数(C) -2.37928E-10 -1.26383E-09
10次の係数(D) 2.59141E-12
12次の係数(E) -3.00520E-15
【0068】
各アナモルフィック面係数は以下のとおりである。
【0069】
面番号 S39 S41
X曲率半径 9.5677 -22.4938
Y曲率半径 11.7375 -15.5594
Yコーニック定数 -3.190223057 -0.10651
Y4次係数 6.47141E-05 -8.33250E-06
Y6次係数 -3.75860E-07 1.92339E-07
Y8次係数 1.13758E-09 -7.70099E-10
Y10次係数 -1.79033E-12 1.07800E-12
Xコーニック定数 -3.450952392 0.54644
X4次係数 -6.05044E-02 -1.40604E-01
X6次係数 -3.24341E-02 2.79707E-01
X8次係数 -1.09859E-02 2.66535E-01
X10次係数 -7.88576E-03 2.56702E-01
X曲率半径 9.5677 -22.4938
Y曲率半径 11.7375 -15.5594
Yコーニック定数 -3.190223057 -0.10651
Y4次係数 6.47141E-05 -8.33250E-06
Y6次係数 -3.75860E-07 1.92339E-07
Y8次係数 1.13758E-09 -7.70099E-10
Y10次係数 -1.79033E-12 1.07800E-12
Xコーニック定数 -3.450952392 0.54644
X4次係数 -6.05044E-02 -1.40604E-01
X6次係数 -3.24341E-02 2.79707E-01
X8次係数 -1.09859E-02 2.66535E-01
X10次係数 -7.88576E-03 2.56702E-01
【0070】
また、光学系３Ｂの画面幅拡大率、表示デバイス幅、開口数、ＴＲは以下のとおりである。画面幅拡大率は、スクリーンＳに投写された拡大像のアスペクト比における横の値を、液晶パネル１８面上に形成された投写画像のアスペクト比における横の値で除算した値である。表示デバイス幅は、液晶パネル１８面上の幅寸法であり、単位はｍｍである。開口数はＮＡで示す。ＴＲは、スローレシオであり、投写距離を、投写画像をスクリーンＳへ投写した時のＸ軸方向の寸法で除算した値である。
【0071】
画面幅拡大率 1.22
表示デバイス幅[mm] 8.2
NA 0.196
TR(0.37”16:9) 0.186
表示デバイス幅[mm] 8.2
NA 0.196
TR(0.37”16:9) 0.186
【0072】
ここで、図１２、図１３を参照して、本例の画面幅拡大率について説明する。図１２は、液晶パネル１８上の投写画像Ｐ１の範囲を示す図である。図１３は、スクリーンＳ上の拡大像Ｐ２の範囲を示す図である。図１２の投写画像Ｐ１の右半分において、Ａ１～Ａ９の９個の光束の位置を設定している。図１２の「Ａ４」は、投写画像Ｐ１の中心の中央光束を示す。図１３の拡大像Ｐ２において、Ａ１～Ａ９の位置は、投写画像Ｐ１のＡ１～Ａ９から出射された光束が到達した位置を示す。本例の光学系３Ｂは、液晶パネル１８で形成された投写画像Ｐ１のアスペクト比における横の値に対して、アスペクト比における横の値が「１．２２」倍となる拡大像Ｐ２をスクリーンＳに投写する。
（実施例２の作用効果）
本例は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像３５を形成する光学系３Ｂにおいて、第１光学系３１と、第１光学系３１の拡大側に配置された第２光学系３２と、を有する。第２光学系３２は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有するレンズ３４を備える。反射面４２および第２透過面４３は、自由曲面形状を備える。
（実施例２の作用効果）
本例は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像３５を形成する光学系３Ｂにおいて、第１光学系３１と、第１光学系３１の拡大側に配置された第２光学系３２と、を有する。第２光学系３２は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有するレンズ３４を備える。反射面４２および第２透過面４３は、自由曲面形状を備える。
【0073】
本例の光学系３Ｂでは、反射面４２および第２透過面４３は、自由曲面形状を有する。従って、反射面４２および第２透過面４３の作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比を変換できる。従って、例えば、反射面４２のみの作用によって投写画像と拡大像とのアスペクト比を変換する場合と比較して、本例は、アスペクト比を変換する自由度が高い。これにより、本例では、投写画像のＸ軸方向を拡大して、投写画像と拡大像のアスペクト比を、変換できる。
【0074】
ここで、本例では、反射面４２および第２透過面４３の２面の作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比を変換する。従って、４面の作用によりアスペクト比を変換する実施例１の光学系と比較して、アスペクト比の変換量は少ない。しかし、この点を除き、実施例１の光学系と同様の作用効果を得ることができる。
【0075】
また、本例では、偏向部材３３の光反射面３３ａが、平坦である。従って、偏向部材３３の製造コストを抑制できる。これにより、光学系の製造コストを抑制できる。
【0076】
図１４および図１５は、光学系３Ｂによる拡大像の横収差を示す図である。図１４および図１５において、Ａ１～Ａ９は、図１３の拡大像Ｐ２におけるＡ１～Ａ９の光束の位置に対応する。図１４および図１５に示すように、本例の光学系３Ｂは、拡大像における横収差が抑制されている。
【0077】
なお、本例では、偏向部材３３を省略することもできる。この場合には、例えば、レンズ３４を、レンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎ上に配置して、レンズ３４の光軸Ｍ２と第１光軸Ｎとを一致させる。そして、Ｌ１４から拡大側に向かう光線を第１透過面４１に入射させればよい。
【0078】
（実施例３）
図１６は、実施例３の光学系の全体を模式的に表す光線図である。図１６では、本例の
光学系３ＣからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光
束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達す
る光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図１７
は、実施例３の光学系３Ｃの光線図である。図１８は、第１光学系の最も拡大側に位置す
るレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
図１６は、実施例３の光学系の全体を模式的に表す光線図である。図１６では、本例の
光学系３ＣからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光
束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達す
る光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図１７
は、実施例３の光学系３Ｃの光線図である。図１８は、第１光学系の最も拡大側に位置す
るレンズ、偏向部材、および第２光学系の光線図である。
【0079】
本例の光学系３Ｃは、図１７に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。
【0080】
第１光学系３１は、１４枚のレンズＬ１～Ｌ１４と、偏向部材３３とを有する。レンズＬ１～レンズＬ１４は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ９とレンズＬ１０は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞りＯが配置されている。
【0081】
偏向部材３３は、レンズＬ１４の拡大側に配置されている。偏向部材３３は、光反射面３３ａを備える反射ミラーである。偏向部材３３は、レンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎに対して、一方側にオフセットされた位置に配置されている。これにより、光反射面３３ａは、第１光軸Ｎの一方側に位置する。光反射面３３ａは、第１光軸Ｎに対して、４５°傾斜する。レンズＬ１４から光反射面３３ａに射出される光線は、第１光軸Ｎから離間する方向に向かう。レンズＬ１４から拡大側に射出される光線の光路は、光反射面３３ａにより、第１光軸Ｎに対して垂直な方向に折り曲げられる。
【0082】
ここで、光反射面３３ａは、自由曲面形状である。また、Ｙ軸およびＺ軸を含む仮想の面を第１平面としたときに、光反射面３３ａは、第１平面に対して対称な形状を備える。本例では、光反射面３３ａは、アナモルフィック面である。なお、光反射面３３ａは、ＸＹ多項式面、フリンジゼルニケ多項式面、ゼルニケ多項式面、Ｑ２Ｄ自由曲面とすることもできる。光反射面３３ａの設計軸Ｍ１は、第１光軸ＮのＹ１方向で当該光反射面３３ａを経由する光線の主光線１００が通過する位置Ｃに設定されている。
【0083】
第２光学系３２は、１枚のレンズ３４からなる。レンズ３４は、ガラス製または樹脂製である。レンズ３４は、偏向部材３３のＺ２方向に配置されている。より詳細には、レンズ３４は、第１光軸Ｎを挟んで光反射面３３ａとは反対側に配置されている。レンズ３４は、Ｚ１方向を向く第１面３６と、Ｙ２方向から向く第２面３７とを備える。第１面３６および第２面３７は、いずれも凸形状を備える。レンズ３４の光軸Ｍ２は、Ｚ軸方向に延びる。従って、レンズ３４の光軸Ｍ２と、第１光学系３１のレンズＬ１～Ｌ１４の第１光軸Ｎとは、直交する。また、レンズ３４は、第２面３７に反射コーティング層を備える。
【0084】
レンズ３４は、縮小側から順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有する。第１透過面４１は第１面に設けられている。従って、第１透過面４１は、凸形状を備える。反射面４２は、レンズ３４の第２面３７に設けられた反射コーティング層である。従って、反射面４２は、第２面３７の表面形状が転写された凹形状を備える。反射面４２の光軸は、レンズ３４の光軸Ｍ２と一致する。第１透過面４１と反射面４２とは、Ｚ軸方向に配列されている。第１透過面４１と反射面４２は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。第２透過面４３は、第１面３６に設けられている。従って、第２透過面４３は、凸形状を備える。第１透過面４１と第２透過面４３とは、Ｙ軸方向に配列されている。第２透過面４３は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ２方向に位置する。
【0085】
本例において、第１透過面４１、および第２透過面４３は、いずれも非球面形状である。反射面４２は、自由曲面形状である。また、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも第１平面に対して対称な形状を備える。反射面４２は、いずれもアナモルフィック面である。なお、反射面４２は、ＸＹ多項式面、フリンジゼルニケ多項式面、ゼルニケ多項式面、またはＱ２Ｄ自由曲面とすることができる。なお、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも反射面４２の光軸Ｍ２を設計基準軸として設計されている。
【0086】
ここで、光学系３Ｃの縮小側共役面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されて
いる。液晶パネル１８は、第１光軸ＮのＺ２方向に投写画像を形成する。光学系３Ｃの拡
大側共役面には、スクリーンＳが配置されている。スクリーンＳは、第１光軸ＮのＺ１方
向に位置する。スクリーンの高さ方向は、Ｙ軸に沿った方向であり、スクリーンの幅方向
は、Ｘ軸に沿った方向である。
いる。液晶パネル１８は、第１光軸ＮのＺ２方向に投写画像を形成する。光学系３Ｃの拡
大側共役面には、スクリーンＳが配置されている。スクリーンＳは、第１光軸ＮのＺ１方
向に位置する。スクリーンの高さ方向は、Ｙ軸に沿った方向であり、スクリーンの幅方向
は、Ｘ軸に沿った方向である。
【0087】
また、光学系３Ｃは、縮小側共役面と拡大側共役面との間に、縮小側共役面および拡大
側共役面と共役な中間像３５を形成する。本例において、中間像３５は、偏向部材３３の
光反射面３３ａと、レンズ３４の反射面４２との間に形成される。より具体的には、中間
像３５は、レンズ３４の第１透過面４１と反射面４２との間に形成される。中間像３５は
、反射面４２の光軸Ｍ２のＹ２方向に位置する。
側共役面と共役な中間像３５を形成する。本例において、中間像３５は、偏向部材３３の
光反射面３３ａと、レンズ３４の反射面４２との間に形成される。より具体的には、中間
像３５は、レンズ３４の第１透過面４１と反射面４２との間に形成される。中間像３５は
、反射面４２の光軸Ｍ２のＹ２方向に位置する。
【0088】
（レンズデータ）
光学系３Ｃのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンに対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。
光学系３Ｃのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、偏向部材、第１透過面、反射面、第２透過面およびスクリーンに対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。
【0089】
符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
18 0 球 無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球 無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.4449
2 球 無限 3.0000 屈折 9.1098
3 球 無限 0.0000 屈折 9.4786
4 球 無限 0.0000 屈折 9.4786
5 球 無限 0.0000 屈折 9.4786
L1 6 球 57.0713 4.0187 494003.7770 屈折 9.5788
7 球 -27.9108 0.1000 屈折 9.6162
L2 8 球 38.4451 5.4144 451900.8212 屈折 9.1787
L3 9 球 -15.5676 1.0000 841501.2862 屈折 8.9103
10 球 -49.4213 0.1000 屈折 8.9688
L4 11 球 31.9049 3.7009 458439.7915 屈折 8.7089
L5 12 球 -36.6050 2.3396 469827.7958 屈折 8.4515
13 球 -19.3008 0.1717 屈折 8.1998
L6 14 球 -17.8217 1.0000 830670.3657 屈折 8.1982
15 球 -41.7100 0.8200 屈折 8.1818
L7 16 球 -27.6160 2.3528 491879.5658 屈折 8.1040
17 球 -16.9399 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球 無限 0.7894 屈折 4.9102
L8 19 球 49.5988 1.9135 691223.5549 屈折 4.7864
20 球 23.5700 0.2048 屈折 4.9513
L9 21 球 38.0540 3.2571 710409.2810 屈折 4.9520
L10 22 球 -9.8627 20.0000 797169.4654 屈折 5.1211
23 球 62.6996 9.6112 屈折 8.3667
L11 24 球 28.2951 9.7032 592555.4540 屈折 13.8385
25 球 -23.2121 0.4848 屈折 13.8553
L12 26 球 -21.6667 1.0000 846663.2378 屈折 13.7635
27 球 -120.7690 1.6952 屈折 14.5205
L13 28 非球面 39.9257 4.5299 E48R_ZEON 屈折 14.9486
29 非球面 152.3076 2.2365 屈折 15.4052
L14 30 非球面 244.0190 4.1639 E48R_ZEON 屈折 15.3207
31 非球面 39.2850 0.3068 屈折 16.5913
32 球 無限 20.0000 屈折 16.5529
33 球 無限 0.0000 屈折 21.5996
33 34 アナモルフィック面 451.8107 0.0000 反射 13.0178
35 球 無限 0.0000 屈折 16.5293
36 球 無限 -4.0000 屈折 16.5293
41 37 非球面 -107.8255 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 16.6719
38 球 無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 12.4050
42 39 アナモルフィック面 11.9050 0.0000 Z330R_ZEON 反射 13.2834
40 球 無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 24.8649
43 41 非球面 -30.3036 65.8130 屈折 18.0813
42 球 無限 56.8385 屈折 305.8360
43 球 無限 180.0883 屈折 523.5620
S 44 球 無限 0.0000 屈折 1213.4099
18 0 球 無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球 無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.4449
2 球 無限 3.0000 屈折 9.1098
3 球 無限 0.0000 屈折 9.4786
4 球 無限 0.0000 屈折 9.4786
5 球 無限 0.0000 屈折 9.4786
L1 6 球 57.0713 4.0187 494003.7770 屈折 9.5788
7 球 -27.9108 0.1000 屈折 9.6162
L2 8 球 38.4451 5.4144 451900.8212 屈折 9.1787
L3 9 球 -15.5676 1.0000 841501.2862 屈折 8.9103
10 球 -49.4213 0.1000 屈折 8.9688
L4 11 球 31.9049 3.7009 458439.7915 屈折 8.7089
L5 12 球 -36.6050 2.3396 469827.7958 屈折 8.4515
13 球 -19.3008 0.1717 屈折 8.1998
L6 14 球 -17.8217 1.0000 830670.3657 屈折 8.1982
15 球 -41.7100 0.8200 屈折 8.1818
L7 16 球 -27.6160 2.3528 491879.5658 屈折 8.1040
17 球 -16.9399 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球 無限 0.7894 屈折 4.9102
L8 19 球 49.5988 1.9135 691223.5549 屈折 4.7864
20 球 23.5700 0.2048 屈折 4.9513
L9 21 球 38.0540 3.2571 710409.2810 屈折 4.9520
L10 22 球 -9.8627 20.0000 797169.4654 屈折 5.1211
23 球 62.6996 9.6112 屈折 8.3667
L11 24 球 28.2951 9.7032 592555.4540 屈折 13.8385
25 球 -23.2121 0.4848 屈折 13.8553
L12 26 球 -21.6667 1.0000 846663.2378 屈折 13.7635
27 球 -120.7690 1.6952 屈折 14.5205
L13 28 非球面 39.9257 4.5299 E48R_ZEON 屈折 14.9486
29 非球面 152.3076 2.2365 屈折 15.4052
L14 30 非球面 244.0190 4.1639 E48R_ZEON 屈折 15.3207
31 非球面 39.2850 0.3068 屈折 16.5913
32 球 無限 20.0000 屈折 16.5529
33 球 無限 0.0000 屈折 21.5996
33 34 アナモルフィック面 451.8107 0.0000 反射 13.0178
35 球 無限 0.0000 屈折 16.5293
36 球 無限 -4.0000 屈折 16.5293
41 37 非球面 -107.8255 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 16.6719
38 球 無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 12.4050
42 39 アナモルフィック面 11.9050 0.0000 Z330R_ZEON 反射 13.2834
40 球 無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 24.8649
43 41 非球面 -30.3036 65.8130 屈折 18.0813
42 球 無限 56.8385 屈折 305.8360
43 球 無限 180.0883 屈折 523.5620
S 44 球 無限 0.0000 屈折 1213.4099
【0090】
各非球面係数は以下のとおりである。
【0091】
面番号 S28 S29 S30
Y曲率半径 39.9257 152.3076 244.0190
コーニック定数(K) -0.297488839 32.95732564 90
4次の係数(A) -5.01388E-05 -2.03391E-05 -6.39742E-05
6次の係数(B) 1.47280E-08 -3.29737E-07 -3.36064E-07
8次の係数(C) -2.63287E-10 4.87510E-10 1.05875E-09
10次の係数(D)
12次の係数(E)
Y曲率半径 39.9257 152.3076 244.0190
コーニック定数(K) -0.297488839 32.95732564 90
4次の係数(A) -5.01388E-05 -2.03391E-05 -6.39742E-05
6次の係数(B) 1.47280E-08 -3.29737E-07 -3.36064E-07
8次の係数(C) -2.63287E-10 4.87510E-10 1.05875E-09
10次の係数(D)
12次の係数(E)
【0092】
面番号 S31 S37 S41
Y曲率半径 39.2850 -107.8255 -30.3036
コーニック定数(K) 0 15.00641391 1.467641123
4次の係数(A) -1.48251E-04 -7.63360E-05 -2.35968E-05
6次の係数(B) 2.77482E-07 2.50708E-07 1.66107E-07
8次の係数(C) -2.20173E-10 -9.17212E-10 -8.79862E-10
10次の係数(D) 1.87990E-12 2.30362E-12
12次の係数(E) -2.08377E-15 -2.57301E-15
Y曲率半径 39.2850 -107.8255 -30.3036
コーニック定数(K) 0 15.00641391 1.467641123
4次の係数(A) -1.48251E-04 -7.63360E-05 -2.35968E-05
6次の係数(B) 2.77482E-07 2.50708E-07 1.66107E-07
8次の係数(C) -2.20173E-10 -9.17212E-10 -8.79862E-10
10次の係数(D) 1.87990E-12 2.30362E-12
12次の係数(E) -2.08377E-15 -2.57301E-15
【0093】
各アナモルフィック面係数は以下のとおりである。
【0094】
面番号 S34 S39
X曲率半径 451.8107 11.9050
Y曲率半径 2153.0363 13.3158
Yコーニック定数 0 -4.12613
Y4次係数 3.41771E-09 4.33133E-05
Y6次係数 -2.99901E-10 -3.63472E-07
Y8次係数 8.96537E-14 1.30008E-09
Y10次係数 -4.70076E-32 -2.49970E-12
Xコーニック定数 0 -3.41961
X4次係数 6.86587E+00 -4.59189E-04
X6次係数 -2.43235E-01 -1.32122E-02
X8次係数 1.21947E+00 -1.02172E-02
X10次係数 -2.24052E+03 -9.93177E-03
X曲率半径 451.8107 11.9050
Y曲率半径 2153.0363 13.3158
Yコーニック定数 0 -4.12613
Y4次係数 3.41771E-09 4.33133E-05
Y6次係数 -2.99901E-10 -3.63472E-07
Y8次係数 8.96537E-14 1.30008E-09
Y10次係数 -4.70076E-32 -2.49970E-12
Xコーニック定数 0 -3.41961
X4次係数 6.86587E+00 -4.59189E-04
X6次係数 -2.43235E-01 -1.32122E-02
X8次係数 1.21947E+00 -1.02172E-02
X10次係数 -2.24052E+03 -9.93177E-03
【0095】
また、光学系３Ｃの画面幅拡大率、表示デバイス幅、開口数、ＴＲは以下のとおりである。画面幅拡大率は、スクリーンＳに投写された拡大像のアスペクト比における横の値を、液晶パネル１８面上に形成された投写画像のアスペクト比における横の値で除算した値である。表示デバイス幅は、液晶パネル１８面上の幅寸法であり、単位はｍｍである。開口数はＮＡで示す。ＴＲは、スローレシオであり、投写距離を、投写画像をスクリーンＳへ投写した時のＸ軸方向の寸法で除算した値である。
【0096】
画面幅拡大率 1.18
表示デバイス幅[mm] 8.2
NA 0.218
TR(0.37”16:9) 0.193
表示デバイス幅[mm] 8.2
NA 0.218
TR(0.37”16:9) 0.193
【0097】
ここで、図１９、図２０を参照して、本例の画面幅拡大率について説明する。図１９は、液晶パネル１８上の投写画像Ｐ１の範囲を示す図である。図２０は、スクリーンＳ上の拡大像Ｐ２の範囲を示す図である。図１９の投写画像Ｐ１の右半分において、Ａ１～Ａ９の９個の光束の位置を設定している。図１９の「Ａ４」は、投写画像Ｐ１の中心の中央光束を示す。図２０の拡大像Ｐ２において、Ａ１～Ａ９の位置は、投写画像Ｐ１のＡ１～Ａ９から出射された光束が到達した位置を示す。本例の光学系３Ｃは、液晶パネル１８で形成された投写画像Ｐ１のアスペクト比における横の値に対して、アスペクト比における横の値が「１．１８」倍となる拡大像Ｐ２をスクリーンＳに投写する。
【0098】
（実施例３の作用効果）
本例は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像３５を形成する光学系３Ｃであって、第１光学系３１と、第１光学系３１の拡大側に配置された第２光学系３２と、を有する。第１光学系３１は、最も拡大側に、光反射面３３ａを有する偏向部材３３を備える。第２光学系３２は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有するレンズ３４を備える。反射面４２および光反射面３３ａは、自由曲面形状を有する。
本例は、縮小側共役面と拡大側共役面との間に中間像３５を形成する光学系３Ｃであって、第１光学系３１と、第１光学系３１の拡大側に配置された第２光学系３２と、を有する。第１光学系３１は、最も拡大側に、光反射面３３ａを有する偏向部材３３を備える。第２光学系３２は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有するレンズ３４を備える。反射面４２および光反射面３３ａは、自由曲面形状を有する。
【0099】
本例によれば、レンズ３４の反射面４２および偏向部材３３の光反射面３３ａは、自由曲面形状を備える。従って、反射面４２および光反射面３３ａの作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比を変換できる。従って、例えば、反射面４２のみの作用によって投写画像と拡大像とのアスペクト比を変換する場合と比較して、本例は、アスペクト比を変換する自由度が高い。これにより、本例では、投写画像のＸ軸方向を拡大して、投写画像と拡大像のアスペクト比を、変換できる。
【0100】
ここで、本例では、レンズ３４の反射面４２および偏向部材３３の光反射面３３ａの作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比を変換する。従って、４面の作用によりアスペクト比を変換する実施例１の光学系と比較して、アスペクト比の変換量は少ない。しかし、この点を除き、実施例１の光学系と同様の作用効果を得ることができる。
【0101】
また、本例では、自由曲面形状を設ける部品を、偏向部材３３と、レンズ３４と、の部品に分けている。従って、例えば、レンズ３４に品質のばらつきが発生した場合でも、偏向部材３３の品質により、収差の発生を抑制することが可能となる。従って、光学系の生産性が向上する。
【0102】
図２１および図２２は、光学系３Ｃによる拡大像の横収差を示す図である。図２１およ
び図２２において、Ａ１～Ａ９は、図２０の拡大像Ｐ２におけるＡ１～Ａ９の光束の位置
に対応する。図２１および図２２に示すように、本例の光学系３Ｃは、拡大像における横
収差が抑制されている。
び図２２において、Ａ１～Ａ９は、図２０の拡大像Ｐ２におけるＡ１～Ａ９の光束の位置
に対応する。図２１および図２２に示すように、本例の光学系３Ｃは、拡大像における横
収差が抑制されている。
【0103】
（実施例４）
図２３は、実施例３の光学系３Ｄの光線図である。なお、図２３では、上述した形態と同様の構成について同一の符号を付して説明を省略する。本例の光学系３Ｄは、図２３に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。
図２３は、実施例３の光学系３Ｄの光線図である。なお、図２３では、上述した形態と同様の構成について同一の符号を付して説明を省略する。本例の光学系３Ｄは、図２３に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。
【0104】
第１光学系３１は、縮小側から拡大側に向かって、第１光学素子３８と、偏向部材３９と、を備える。なお、本例の説明では、便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸とする。Ｙ軸方向は、第１光学素子３８と偏向部材３９との配列方向とする。Ｚ軸方向は、液晶パネル１８と第１光学素子３８との配列方向とする。また、Ｙ軸方向において第１光学素子３８が位置する側をＹ２方向、偏向部材３９が位置する側をＹ１方向とする。Ｚ軸方向おいて、液晶パネルが位置する側をＺ１方向、第１光学素子３８が位置する側をＺ２方向とする。
【0105】
第１光学素子３８は、Ｚ１方向を向く第１面５１と、第１面５１とは反対側を向く第２面と、Ｙ１方向を向く第３面５３を備える。第１光学素子３８は、第１面５１のＹ１方向の側に第１反射コーティング層を備える。さらに、第１光学素子３８は、第２面５２に第２反射コーティング層を備える。これにより、これにより、第１面５１のＹ２方向の側の部分は、入射面６１とされ、第１面５１のＹ１方向の部分は第１反射面６２とされている。第２面５２は、第２反射面６３とされている。第３面５３は出射面６４とされている。第１光学素子３８を縮小側から拡大側に向かって通過する光線は、入射面６１、第２反射面６３、第１反射面６２、および出射面６４を、この順に経由する。
【0106】
偏向部材３９は、第１光学素子３８の側を向く第１面５６と、第２光学系３２の側を向く第２面５７と、第２面５７とは反対側を向く第３面５８を備える。偏向部材３９は、第２面５７のＹ２方向の側に第１反射コーティング層を備える。偏向部材３９は、第３面５８に第２反射コーティング層を備える。これにより、第１面５６は、入射面６６とされる。第２面５７のＹ２方向の側の部分は、第１反射面６７とされ、第２面５７のＹ１方向の側の部分は、出射面６８とされる。第３面５８は第２反射面６９とされている。偏向部材３９を縮小側から拡大側に向かって通過する光線は、入射面６６、第１反射面６７、第２反射面６９、および出射面６８を、この順に経由する。
【0107】
ここで、第２反射面６９（光反射面）は、自由曲面形状である。また、Ｙ軸およびＺ軸を含む仮想の面を第１平面としたときに、第２反射面６９は、第１平面に対して対称な形状を備える。本例では、第２反射面６９は、アナモルフィック面である。
【0108】
第２光学系３２は、１枚のレンズ３４からなる。レンズ３４は、偏向部材３９のＺ２方向に配置されている。レンズ３４は、Ｚ１方向を向く第１面３６と、Ｚ２方向を向く第２面３７を備える。第１面３６および第２面３７は、いずれも凸形状を備える。レンズ３４の光軸Ｍ２は、Ｚ軸方向に延びる。
【0109】
レンズ３４は、縮小側から順に、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３を有する。第１透過面４１は第１面３６に設けられている。従って、第１透過面４１は、凸形状を備える。反射面４２は、レンズ３４の第２面３７に設けられた反射コーティング層である。従って、反射面４２は、第２面３７の表面形状が転写された凹形状を備える。反射面４２の光軸は、レンズ３４の光軸Ｍ２と一致する。第１透過面４１と反射面４２とは、Ｚ軸方向に配列されている。第１透過面４１と反射面４２は、レンズ３４の光軸Ｍ２のＹ２方向に位置する。第２透過面４３は、第１面３６に設けられている。従って、第１面３６は、凸形状を備える。第１透過面４１と第２透過面４３とは、Ｙ軸方向に配列されている。第２透過面４３は、レンズの光軸Ｍ２のＹ１方向に位置する。
【0110】
本例において、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも自由曲面形状である。また、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれも第１平面に対して対称な形状を備える。第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、いずれもアナモルフィック面である。
【0111】
本例によれば、レンズ３４の反射面４２および偏向部材３９の第２反射面６９は、自由曲面形状を備える。従って、反射面４２および第２反射面６９の作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比変換できる。従って、例えば、レンズの反射面のみの作用によって投写画像と拡大像とのアスペクト比を変換する場合と比較して、アスペクト比を変換する自由度が高い。これにより、本例では、投写画像のＸ軸方向を拡大して、投写画像と拡大像のアスペクト比を、変換できる。
【0112】
また、本例では、第１透過面４１、および第２透過面４３が、自由曲面形状を備える。これにより、偏向部材３９の第２反射面６９、レンズ３４の反射面４２、第１透過面４１、および第２透過面４３の作用により、縮小側共役面の投写画像と、拡大側共役面の拡大像との間でアスペクト比変換できる。従って、反射面および光反射面の２面の作用によりアスペクト比を変換する場合と比較して、変換量を大きくすることが容易である。
【0113】
（撮像装置）
図２４は、本例の光学系３を備える撮像装置５の説明図である。本例の光学系３は、上記の実施例１～４に示す構成と同一の構成とすることができる。撮像装置５では、光学系３の縮小側共役面に撮像素子８を配置する。この場合、拡大側共役面２００からの光線Ｑ１は、レンズＬ１５の第１面３６において光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する第２透過面４３に入射する。第２透過面４３に入射した光線は光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する反射面４２によって折り返される。反射面４２により折り返された光線Ｑ２は、光軸Ｎの下方に位置する第１透過面４１から出射されて、第１光学系３１に向かう。第１光学系３１に入射した光線は、縮小側共役面に配置された撮像素子８上で結像する。
図２４は、本例の光学系３を備える撮像装置５の説明図である。本例の光学系３は、上記の実施例１～４に示す構成と同一の構成とすることができる。撮像装置５では、光学系３の縮小側共役面に撮像素子８を配置する。この場合、拡大側共役面２００からの光線Ｑ１は、レンズＬ１５の第１面３６において光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する第２透過面４３に入射する。第２透過面４３に入射した光線は光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する反射面４２によって折り返される。反射面４２により折り返された光線Ｑ２は、光軸Ｎの下方に位置する第１透過面４１から出射されて、第１光学系３１に向かう。第１光学系３１に入射した光線は、縮小側共役面に配置された撮像素子８上で結像する。
【0114】
本例の光学系３では、反射面４２は、自由曲面形状を有する。また、第１透過面４１、光反射面３３ａおよび第２透過面４３のうち少なくとも１つは、自由曲面形状を有する。従って、例えば、反射面４２のみの作用によって拡大側共役面２００の拡大像と撮像素子８の撮像画像とのアスペクト比を変換する場合と比較して、本例は、アスペクト比を変換する自由度が高い。これにより、本例では、撮像画像のＸ軸方向を拡大して、撮像画像と拡大像のアスペクト比を、変換できる。
【符号の説明】
【0115】
１…プロジェクター、２…画像形成部、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ…光学系、４…制御部、５…撮像装置、６…画像処理部、７…表示駆動部、８…撮像素子、１０…光源、１１…第１インテグレーターレンズ、１２…第２インテグレーターレンズ、１３…偏光変換素子、１４…重畳レンズ、１５…第１ダイクロイックミラー、１６…反射ミラー、１７Ｒ…フィールドレンズ、１７Ｇ…フィールドレンズ、１７Ｂ…フィールドレンズ、１８Ｒ…液晶パネル、１８Ｇ…液晶パネル、１８Ｂ…液晶パネル、１８Ｒ…各液晶パネル、１９…クロスダイクロイックプリズム、２１…第２ダイクロイックミラー、２２…リレーレンズ、２３…反射ミラー、２４…リレーレンズ、２５…反射ミラー、３１…第１光学系、３２…第２光学系、３３…偏向部材、３３ａ…光反射面、３４…レンズ、３５…中間像、３６…第１面、３７…第２面、３８…第１光学素子、３９…偏向部材、４１…第１透過面、４２…反射面、４３…第２透過面、５１…第１面、５２…第２面、５３…第３面、５６…第１面、５７…第２面、５８…第３面、６１…入射面、６２…第１反射面、６３…第２反射面、６４…出射面、６６…入射面、６７…第１反射面、６８…出射面、６９…第２反射面、１００…主光線、２００…拡大側共役面、Ｆ１～Ｆ３…光束、Ｌ１～Ｌ１４…レンズ、Ｌ２１～Ｌ２３…接合レンズ、Ｃ…中心、Ｎ…第１光軸、Ｍ１…設計軸、Ｍ２…第２光軸、Ｐ１…投写画像、Ｐ２…拡大像、Ｑ１…光線、Ｑ２…光線、Ｓ…スクリーン。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
